Измерение мощности и энергии. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ. Измерение мощности и энергии в цепях переменного тока

Название	Измерение мощности и энергии в цепях переменного тока
Анкор	Измерение мощности и энергии
Дата	14.12.2021
Размер	295.52 Kb.
Формат файла
Имя файла	ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ.docx
Тип	Закон #303381

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ

В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Измерения мощности в цепях переменного тока

Электрическая мощность – один из важнейших режимных параметров, характеризующий расход электроэнергии за единицу времени. В цепях постоянного тока мощность зависит от напряжения, приложенного к нагрузке, и тока, проходящего по ней: Р=U/I. Зная закон Ома, мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении r, можно определить по формулам: P=I²r, или Р=U²r, где Р – электрическая мощность, U – напряжение, I – сила тока. Для измерения мощности в цепях постоянного тока можно обойтись без специальных электроизмерительных приборов (ваттметров), зная указанные соотношения.

В цепи однофазного переменного тока мощность измеряют непосредственно с помощью электродинамического ваттметра или косвенно методом амперметра и вольтметра. Схема включения приборов показана на рис. 1. Зная напряжение U, приложенное к нагрузке, силу тока I, проходящего по ней, и угол φ сдвига фаз между током и напряжением, можно определить активную, реактивную и полную мощность:

Р = U I cos φ; Q = U I sin φ; S = UI.

Угол φ или cos φ определяют с помощью фазометра. При отсутствии фазометра полную мощность находят по показаниям вольтметра и амперметра: S = UI. С помощью ваттметра измеряют активную мощность, отсюда: cos φ = Р/S; φ = arсcosP/S; Q = UIsin φ.

Рис 1. Схема включения приборов для измерения мощности: Rн — резистор нагрузки, Rд — добавочный резистор к обмотке напряжения ваттметра

Задание 1.
Для схемы на рисунке 2 заполните таблицу: 1 - с одной лампой, 2 – с двумя лампами, 3 – с полной нагрузкой; рассчитать мощность нагрузки для каждого измерения, результаты измерений и расчетов занести в таблицу (напряжение сети 220 В, мощность ламп 100 Вт).

Номер измерения	1	2	3
Показания амперметра
Показания вольтметра
Активная мощность
Полная мощность

Рис.2. Схема косвенного измерения мощности

Измерения энергии в сетях переменного тока

Рис.3. Схема включения однофазного электросчетчика (ОТ – обмотка тока, ОН – обмотка напряжения)

В сетях переменного тока учет вырабатываемой и потребляемой электроэнергии осуществляется с помощью счетчиков индукционной системы, которые изготовляют в одно- и трехфазном исполнении. Последние бывают двух модификаций — для трех- и четырехпроводной сети. Для учета расхода активной и реактивной энергии выпускаются специальные счетчики. Для измерения в трехфазных сетях активной энергии служат счетчики САЗ, СА4, СА4У, реактивной энергии — СРЗ, СР4, СР4У (цифра 3 в обозначении типа

счетчика указывает, что он предназначен для трехпроводной сети, 4 — для четырехпроводной). Счетчики СА4У и СР4У выпускаются только для включения с измерительными трансформаторами тока и напряжения, счетчики остальных типов — для прямого включения и с трансформаторами.

На шкале счетчика обычно указаны его тип, номинальные значения напряжения и тока и постоянная счетчика или передаточное число. Передаточное число указывает, сколько оборотов сделает диск счетчика при потреблении в контролируемой цепи одного киловатт-часа электроэнергии.

Рис 4. Схемы внутренних соединений трехфазных счетчиков а - активной энергии типа САЗ и САЗУ, б — реактивной энергии типа СРЗ и СРЗУ. в - активной энергии типа СА4 и СА4У. г — реактивной энергии типа СР4 и СР4У с дополнительной последовательной обмоткой, д - реактивной энергии типа СР4 И676 и СР4У-И676, 1-10 - номера зажимов

Для учета энергии в цепях однофазного тока используют счетчики СО. Счетчики активной энергии изготовляют классов точности 1,0; 2,0; 2,5, счетчики реактивной энергии—2,0; 2,5; 4,0. Класс точности счетчиков и измерительных трансформаторов, предназначенных для цепей коммерческого и технического учета, должен соответствовать требованиям ПУЭ.
Схемы внутренних соединений трехфазных счетчиков приведены на рис. 4, а — д. Индексами Г и Н обозначены выводы обмоток счетчиков, подключаемые соответственно к питающей стороне схемы и нагрузке.

Схемы включения трехпроводных счетчиков активной энергии типа САЗ и САЗУ и счетчиков реактивной энергии тина СРЗ и СРЗУ приведены на рис. 5, а — в, а схемы включения четырехпроводных счетчиков активной энергии СА4 и СА4У и реактивной энергии СР4 и СР4У — на рис. 6, а — г.
Иногда при наладочных работах счетчики используют для измерения мощности. Рассмотрим пример определения мощности, потребляемой двигателем, с помощью трехфазного счетчика. Отсчитываем число оборотов диска за промежуток времени t (обычно достаточно 20—40 с, отсчитанных по секундомеру); нагрузка двигателя за этот промежуток не должна меняться. Если на табличке счетчика, например типа САЗУ, указано 1 кВт- ч = n оборотов диска, то мощность, кВт,

, кВт·ч

где N – число оборотов диска за взятый промежуток времени t, n – передаточное число.

Рис 5. Схемы включения счетчика активной энергии типа САЗ и САЗУ и счётчика реактивной энергии типа СРЗ, СРЗУ- а — непосредственное включение, б — е трансформаторами тока, в с трансформаторами тока и напряжения

Рис 6. Схемы включения счетчика активной энергии типа СА4 и СА4У и счетчика реактивной энергии типа СР4, СР4У, СР4-И676 и СР4У-И676 а — непосредственное включение, б — с трансформаторами тока, в — с трансформаторами тока и напряжения в трехпроводной цепи, г — с трансформаторами тока и напряжения и четырехпроводной цепи (в реактивных счетчиках зажимы 10 отсутствуют)

Задание 2

Определить мощность подключенной нагрузки, если известно, что передаточное число счетчика равно 2500, а диск делает 10 оборотов за 36с.